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La présente invention concerne un produi-t compo-
site à enveloppe tubulaire, contenant une matière compactée,
pour le traitement des métaux liquides, et procédé de réali-
sation de ce produit.
En particulier, le produit composi-te à enveloppe
tubulaire ainsi que son procédé de réa~lisation, qui font
l'obje-t de l'invention, concernent le traitement des mé-taux
liquides et en particulier des aciers liquides.
Des produits composites pour de telles applica-
tions sont déjà connus, en particulier par les documents
ci-après.
Le brevet francais no. 2 476 542 décrit un procédé
de realisation d'un produit composi-te tubulaire qui s'appli-
que en particulier à l'in-troduction d'additiIs dans des
bains métalliques tels que des poches contenant de l'acier
liquide ou des répartiteurs pour la coulée continue.
Ce produit composite tubulaire comporte une
enveloppe à l'intérieur de laquelle se trouve une matière
qui est une poudre compactée. Dans le cas du traitement
de l'acier, cette poudre peut par exemple contenir du cal-
cium.
Ce document décrit un procédé de réalisation
de ce produit. Il consiste à préparer une enveloppe tubu-
laire remplie de la poudre qu'on se propose de compacter
puis à diminuer la section droite du produit, à périmètre
sensiblement constant. Ainsi, la poudre est compac-tée sur
place tout en lui assurant un excellent maintien. Le même
document décri-t un mode particulier de réalisation de ce
produit.
Ce mode parti~Ilier est décrit de ~açon plus detaillée
dan~ le brevet canadien 1.154.917 délivre le 11 octobre 1983
qui décrit un rouleau qui délivre une bande métallique
à une chaîne de formage continu à froid. IJne première série
de galets de formage commence à déformer la bande en lui
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donnant un profil creux à un point. A un autre point, la
bande a une section droite en forme de gouttiere, ses deux
bords étant conformés pour pouvoir ultérieurement s'atta-
cher l'un à l'autre. Encore à un autre point, une buse
distributrice remplit la gouttière par la matière pulvéru-
lente de traitement. De préférence, un moyen râcleur, éga-
lise le niveau. Une deuxième série de galets poursuit le
formage~ Ces galets rapprochent les bords et les agrafent,
puis, de préférence, sertissent la liaison ainsi formée
en écrasant le joint des deux bords. Une troisième série
de galets déforme l'enveloppe sans allongement axial notable
en réalisant une diminution de section, à périmètre cons-
tant, la section obtenue présentant deux zones aplaties
parallèles. Ce produit a approximativement une forme rectan-
gulaire à petits côtés arrondis.
De préférence, la réduction de section effectuéeest de l'ordre de 15% au moins.
L'expérience montre que le produit ainsi décri-t
donne le plus souvent des résultats satisfaisants. Sa sec-
tion aplatie le rend part;culièrement apte à être enroulésur un tambour puis déroulé au moment de son introduction
dans un bain métallique.
Cependant, du fait de cette section aplatie,
le produit n'est pas aussi rigide que s'il avait une section
circulaire. Cette rigidité peut être insuffisante pour
l'introduction du produit en profondeur dans certains bains
métalliques de forte densité surtout si ceux-ci sont recou-
verts par un laitier de forte viscosité.
Pour des applications de ce type, un produit
composite de section sensiblement circulaire pourrait,
en principe, donner de meilleurs résultats.
Mais le compactage de la matière pulvérulente
ou granulaire contenue dans des produits composites de
section circulaire présente des difficultés particulières.
.
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S'il est effectué de façon insuffisante, cette matière
risque de se déplacer à l'intérieur de l'enveloppe. De
plus, l'enroulement de tels produits sur des tambours de
faible diamètre, puis leur déroulage ultérieur sont relati-
5 vement difficiles, en particulier si l'opération de compac-
tage a nécessité une déformation plastique importante de
l'enveloppe qui la rend plus rigide.
On constate aussi que de tels produits composites
de section circulaire ont souvent tendance, au cours de
leur déroulage à partir d'un tambour, à se déformer en
spirale, ce qui perturbe leur introduction dans les bains
métalliques. ~i cette déformation en spirale est trop impor-
tante, le produit composite ne pénètre pas en profondeur
dans le bain mais se recourbe et reste en surface. On peut
observer aussi, au cours du déroulage ou au cours du dres-
sage qui précède l'introduction dans le bain métallique
d'un produit composite circulaire à enveloppe agrafée,
un dégrafage de cette enveloppe qui cesse alors de remplir
son rôle protecteur vis-à-vis de la matière qu'elle con-
tient.
On a recherché la possibilité de réaliser unproduit composite de grande longueur apte à être enroulé
puis déroulé, comportant une enveloppe métallique tubulaire
et une âme en une matière pulvérulente ou granulaire com-
pactée à l'intérieur de l'enveloppe, ce produit compositeayant une section droite sensiblement circulaire.
On a recherché aussi la possibilité de supprimer
les risques de déformation en spirale d'un tel produit
au moment de son déroulage avant introduction dans le bain
métallique ainsi que les risques de dégrafage partiel de
l'enveloppe lorsque celle-ci est elle-même fermée par agra-
fage.
La présente invention apporte une solution parti-
culièrement efficace.
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La présente invention concerne un produit compo-
site de grande longueur apte à etre enroulé, puis déroulé,
comportant une enveloppe tubulaire et une âme en une matière
pulvérulente ou granulaire compactée à l'intérieur de cette
enveloppe, la section droite de ce produit étant sensible-
ment circulaire et l'enveloppe comprenant au moins un pli
fermé sur lui-même dont l'arête est à l'intérieur de la
masse compactée et dont les bords se raccordent à la zone
pér~phérique.
De préférence, l'enveloppe du produit composite
est métallique et est fermée par agrafage le long d'une
génératrice de celle-ci.
De préférence également, le produit comporte
un pli fermé situé sensiblement du côté diamétralement
opposé à la zone d'agrafage.
Avantageusement également, la zone d'agrafage
est sertie de façon que les deux bords de l'enveloppe dans
la zone où ils se recouvrent, aient subi une codéformation.
~ e facon également avantageuse, le produit peut
comporter, comme mode particulier de sertissage, des inden-
tations dans la zone d'agrafage. Ces indentations sont,
de préférence, de petites rainures sensiblement perpendicu-
laires à la génératrice de l'enveloppe.
Le produit composite peut comporter deux plis
fermés répartis de façon symétrique dans la section du
produit, par exemple à 120 ou 180 l'un par rapport à
l'autre, autour de l'axe du produit.
De préférence, pour de très nombreuses applica-
tions, la matière pulvérulente ou granulaire contient un
ou plusieurs éléments réactifs à l'état libre ou combiné
tels que Ca, Ba, Mg, Na, B, Ti, Zr et/ou des métaux des
terres rares et/ou d'autres éléments tels que Pb, Bi, Se,
Te, S, C. La matière pulvérulente ou granulaire peut aussi
contenir d'autres métaux ou éléments non métalliques à5 l'état libre ou alliés ou associés à d'autres éléments.
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La présente invention concerne également un
procédé de fabrication d'un produit composite comportant
une enveloppe métallique tubulaire de grande longueur et
une âme en matière pulvérulente ou granulaire compactée
à l'intérieur de cette enveloppe, à périmètre sensiblement
constant de celle-ci, dans lequel on réalise un produit
composite intermédiaire comprenant une enveloppe métallique
de section sensiblement circulaire contenant une matière
pulvérulente ou granulaire non tassée, procédé dans lequel
- on déforme en creux, le long d'au moins une
génératrice, cette enveloppe sans que le métal dont elle
est constituée soit allongé de façon notable, afin de réa-
liser au moins un pli ouvert, puis
- on applique, sur la paroi extérieure de cette
enveloppe, des forces de pression orientées en direction
de l'intérieur de façon à réduire son diamètre extérieur
sans modifier de façon notable son périmètre, en fermant
ainsi au moins un pli de fa~on au moins partielle, l'arête
de ce pli se trouvant à l'intérieur de la matière qui est
ainsi compactée et ses bords extérieurs étant rapprochés
l'un de l'autre.
De préférence, l'enveloppe du produit composite
intermédiaire est déformée le long d'une génératrice par
des moyens tels qu'au moins un galet ou au moins une filière
de profil convenable de façon à former, sans allongement
notable, un pli ouver-t dont l'arête pénètre à l'intérieur
de la matière pulvérulente ou granulaire.
De préférence, l'enveloppe du produit composite
intermédiaire est agrafée le long d'une génératrice.
De préférence, on réalise un pli ouvert à l'op-
posé de la zone agrafée par rapport à l'axe du produit.
Les dimensions du pli ouvert doivent atre déter-
minées, de préférence, de façon que sa section intérieure
corresponde à au moins 15~ de la section intérieure du
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~ .
. .
.
.
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produit composite intermédiaire. Si plusieurs plis sont
réalisés, c'est la somme des sections intérieures de ceux-
ci qui doit être considérée.
Dans ces conditions, on obtient un produit compo-
site dont la matière contenue a été compac-tée sans dépla-
cement important et sans allongement sensible du périmètre
de l'enveloppe.
De façon avantageuse, l'agrafage de l'enveloppe
du produit peut être renforcée par un sertissage. On peut
avantageusement améliorer la tenue de la zone sertie en
réalisant des indentations gui améliorent la tenue mécani-
que de la liaison et empêchent en particulier le glisse-
ment dans le sens de la génératrice de l'un des bords de
l'enveloppe par rapport à l'autre. Les essais montrent
que si un tel glissement se produit, en particulier au
cours de l'enroulement du produit composite sur un tambour
et/ou au cours du deroulage ultérieur, le produit composite
peut se mettre en spirale lors de son introduction dans
un bain métallique éventuellement recouvert d'un laitier.
Ces indentations sont avantageusement réalisées au moyen
d'un ou plusieurs galets à bord denté qui roulent sur la
zone agrafée de façon que les dents pénètrent plastiquement
dans le métal de l'enveloppe. Ces dents ont avantageusement
le profil voulu pour former de petites rainures sensiblement
perpendiculaires à une génératrice et d'une largeur telle
qu'elles recouvrent au moins en majeure partie la zone
d'agrafage dans sa largeur.
Des modes de réalisation préférentiels vont
être maintenant décrits à titre d'exemples non limitatif
en se reférant aux dessins attachés, dans lesquels:
La figure 1 montre un procedé de formage d'un
produit compositeJ
La figures la à lf montrent les différents sta-
des de formage successifs du produit composite par le pro-
,
. ~ ~
.: i , : . ..
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cédé de la figure 1;
La figure 2 montre un tron~on de produit compo-
site connu obtenu par le procédé de la figure l;
La figure 3 représente une section d'un produit
composite intermédiaire utilisé comme produit de départ
suivant la présente invention;
La figure 4 montre, suivant la présente invention,
la section du produit de la figure 3 après formage d'un
pli ouvert, et
La figure 5 montre le produit composite suivant
la présente invention après fermeture du pli initialement
ouvert.
Comme on le voit sur la figure 1, un rouleau
(lO) délivre une bande métallique (101) à une chaîne de
formage continu à froid. Une première série (ll) de galets
de formage (110-115) commence à déformer la bande en lui
donnant un profil creux (102) au point (a), figure la.
Au point (b), figure lb, la bande a une section droite
en forme de gouttière (103), ses deux bords (116,117) étant
conformés pour pouvoir ultérieurement s'attacher l'un à
l'autre. Au point (c), figure lc, une buse distributrice
(120) remplit la gouttière (103) par la matière pulvérulente
de traitement (105). De préférence, un moyen râcleur (125),
figure ld, égalise le niveau. Une deuxième série ~13) de
galets (130-135) poursuit le formage. Ces galets rapprochent
les bords (116,117) et les agrafent au point (e), figure
le, puis, de préférence, sertissent la liaison ainsi formée
en écrasant le joint des deux bords au point (f), figure
lf. Une troisième série (14) de galets (140-145) déforme
l'enveloppe sans allongement axial notable en réalisant
une diminution de section, à périmètre constant, la section
obtenue présentant deux zones aplaties parallèles comme
on le voit dans le cas du tron~on (108) représenté figure
2. Ce produit a approximativement une forme rectangulaire
-
.
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à petits côtés arrondis.
On voit figure 3 la section (146) du produit
composite intermédiaire, de section sensiblement circulaire,
auquel est appliquée la méthode de compactage qui fait
partie de la présente invention. L'enveloppe (147) de ce
produit composite comporte une zone d'agrafage (148) orien-
tée suivant une génératrice. La matière pulvérulente ou
granulaire (149) qu'elle contient n'est pas tassée. Des
moyens de formage connus permettent d'obtenir la section
(150) représentée figure 4. Cette section comporte un pli
ouvert (151) situé à l'opposé de la zone d'agrafage (152)
par rapport à l'axe (X1) du produit composite. L'angle
d'ouverture du pli (151) et sa profondeur sont déterminés
en fonction du taux de compactage qu'on se propose de réa-
liser. Des moyens connus permettent ensuite, en exer~ant
sur l'enveloppe munie de son pli des pressions radiales,
de diminuer le diamètre extérieur tout en refermant le
pli. On voit, figure 5, le produit composite compactée
(153) ainsi obtenu après fermeture du pli (154), l'enveloppe
(155) ayant acquis son diamètre d'utilisation sans variation
notable de son périmètre et sans allongement notable sui-
vant l'axe (X2) du produit. L'arête (156) de ce pli est
sensiblement parallèle à l'axe (X2j. Elle est logée à l'in-
térieur de la masse compactée. Les parois en regard du
pli (154) sont pratiquement au contact l'une de l'autre
sur la plus grande partie de leur surface. Elles se raccor-
dent par leurs bords extérieurs à la périphérie du produit
composite suivant une génératrice (157) diamétralement
opposée, par rapport à l'axe (X2), à la zone d'agrafage
(158). Ce diamètre (X3-X3) constitue un axe d'inertie pré-
férentiel qui favorise l'enroulement du produit composite
compacté ainsi réalisé, puis son déroulage dans des condi-
tions qui minimisent la déformation plastique du métal
dans la zone d'agrafage. On minimise ainsi les risques
,
: , . . . . .
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de dégrafage ou de fissuration de l'enveloppe. On minimise
aussi les risques de glissement des bords de l'enveloppe
l'un sur l'autre dans la zone d'agrafage, ce qui réduit
beaucoup les risques de mise en spirale du produit composite
lors de son introduction dans un bain métalligue.
L'exemple ci-après décrit, de façon quantitative,
un mode particulier de réalisation du produit composite
suivant l'invention.
On met en oeuvre une bande d'acier doux de 60,5
mm de largeur et 0,4 mm d'épaisseur. La matière granulaire
est un alliage Si Ca à 30~ de Ca en masse. On réalise,
de fa~on connue, un produit composite intermédiaire dont
l'enveloppe présente une ~one agrafée de section circulaire
de 16,0 mm de diamètre. On réalise ensuite un pli ouvert
à l'opposé de la zone d'agrafage qu'on referme ensuite
par pression radiale sur les parois de l'enveloppe. On
ferme ainsi le pli sur lui-même en réduisant le diamètre
extérieur de l'enveloppe à 13,2 mm. Au cours de cette opéra-
tion, la densité apparente de l'alliage Si Ca passe de
1,61 à 2,08, ce qui représente un accroissement de densité
de 29% et qui correspond à une réduction de section du
même ordre.
De nombreuses modifications peuvent être apportées
au produit et au procédé qui font l'objet de la présente
invention. Suivant l'application envisagée, l'enveloppe
métallique du produit peut être en un acier, en aluminium
ou en tout autre métal ou alliage. L'enveloppe peut com-
porter plusieurs plis répartis de différentes fa~ons suivant
les conditions d'utilisation. ~ien que l'enveloppe soit
le plus souvent fermée par agrafage, d'autres modes de
fermeture tels que le soudage ou autres peuvent etre envi-
sagés. Enfin, une très grande variété de métaux, alliages
ou autres éléments ou composés peuvent être utilisés pour
constituer la matière pulvérulente ou granulaire qui cons-
.
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titue llâme du produit composite. Le pli ouvert peut etrerealisé par des moyens tels que des galets ou Eilières
de profils convenables ou encore par d'autres moyens et
on peut aussi le fermer sur lui-même par d'autres moyens.
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